可再生能源可以在它们能够提供的电量方面波动 - 这就是电池用于临时存储能量的原因。锂离子电池的问题在于它们的使用寿命短，而氧化还原液流电池迄今为止成本过高。然而，现在，创新的氧化还原液流系统可以与锂离子电池相同的价格提供，并且使用寿命是原来的两倍。Volterion是弗劳恩霍夫环境，安全和能源技术研究所UMSICHT的副产品，并成功地大幅降低了制造成本。
我们的电力供应在很大程度上取决于可再生能源。然而，它们的发电输出波动很大，需要一种介质来存储电能，直到需要它为止。强大的电池系统也是其他现代技术(如电动汽车解决方案)不可或缺的一部分。例如，电网没有配备适应350千瓦运行的快速充电站。电网也不涵盖安装这些电站的明智地点。锂离子电池在这种情况下的用途有限，尤其是由于它们在循环耐久性方面的不足。每天两到三次充电和排放这些电池两到三年会使它们变得无用。不那么氧化还原 流动电池，提供卓越的循环耐久性。它们也是不易燃的，可回收的，并且易于修改，以提高容量和性能。这使得它们特别适用于电池处于高应力水平的应用。但直到现在，尽管有这些优势，但它们的成本却过高。
第一款经济实惠的氧化还原液流电池
位于奥伯豪森的Fraunhofer UMSICHT的研究人员已经能够大幅削减氧化还原液流电池制造的成本。这些创新的新电池由Fraunhofer衍生的Volterion制造和销售。为了解研究人员如何优化氧化还原液流电池，我们需要简要了解一下这些电池是如何制造的。氧化还原液流电池由堆叠组成，堆叠又由电化学电池组成，将电能转换为化学能，电解液槽由电解槽组成，以储存化学能。这种堆叠结构是氧化还原液流电池如此昂贵的主要原因。
然而，正如Fraunhofer UMSICHT的前研究科学家，现任Volterion的常务董事Thorsten Seipp博士解释说：“我们已经能够将电池重量减少到电池堆的10%，从而大大降低了成本。传统的堆叠，每个单元的厚度通常高达8到10毫米，我们已经成功地切割到2到3毫米。“ 由于节省了材料，新的氧化还原液流电池的成本与锂离子电池大致相同，但持续时间是原来的两倍。这是第一次，它们可以在各种应用中使用。
关键在于材料
成功首先取决于材料的改进。叠层通常由石墨 - 聚合物复合材料制成。然而，在加工过程中，这些材料失去其聚合物性能。长聚合物链被解除，材料失去其柔韧性和部分稳定性。电池间连接不能焊接; 而是必须使用螺纹密封环连接细胞。
“我们在Fraunhofer UMSICHT所做的是改变材料和制造工艺，使材料保持其聚合物特性。因此，材料保持稳定和柔韧，并且可以制造得更薄，允许堆叠焊接在一起，完全消除了快速密封环，“Seipp解释说。这使得堆栈的生产更具成本效益，并且堆栈本身也更加健壮。
从污水处理厂到MRI检查的应用
新型氧化还原液流电池的首批应用之一是污水处理厂。该工厂目前使用甲烷发电，并计划利用光伏设施。一个100千瓦的电池将匹配能源生产和能源需求的波动，这将使污水处理计划能够自给自足地满足其整个能源需求。氧化还原液流电池在医院中作为MRI扫描仪的电源也非常有用。
“每个MRI扫描仪的输出功率为200千瓦，所以如果你有三个或四个同时运行，电路很快就会过载。投入新的电源线是一个昂贵的解决方案，耗资80,000欧元一公里，做氧化还原流动电池是一个很好的选择，“塞普说。MRI扫描仪一次运行几分钟，在此期间它们消耗大量的电力，然后休眠直到下一次检查。这意味着为设备供电的任何电池每天都会暴露在多个充电周期内。“我们优化的电池仿佛是为这种应用而制造的 - 实际上任何应用都要求电网短时间内无法可靠地提供大量电力，”Seipp说道。
目前，Fraunhofer UMSICHT的研究人员正与Volterion的同事一起努力，进一步节省电池生产成本。他们还希望扩大应用程序的规模。目前，这些电池的设计输出功率在100到300千瓦之间，但未来可能会达到几兆瓦。